2.3.2 Однофазная однополупериодная схема выпрямления

Однофазный однополупериодный выпрямитель, схема которого приведена на рисунке 2.9 а, является простейшим.

а - схема выпрямителя однополупериодная ;

б - временные диаграммы

Рисунок 2.9 - Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя

Данная схема состоит из силового трансформатора TV, полупроводникового диода VD₁ и активной нагрузки R_н .

Принцип работы схемы заключается в следующем. В таком выпрямителе анод диода подключен к началу обмотки трансформатора Н₂ .

24

Нагрузка включена между катодом дтода и концом К₂ вторичной обмотки трансформатора.

При включении выпрямителя в сеть синусоидального тока в вторичной обмотке трансформатора наводится синусоидальная ЭДС. Эта ЭДС и напряжение U₂ ( рисунок 2.9,б) будут одинаковые по величине и по форме, так как трансформатор идеальный. В интервале от О до π анод находится под положительным потенциалом, диод отк­рыт и под действием напряжения U₂ через вторичную обмотку трансформатора, открытый диод и сопротивление нагрузки протекает ток.

Вентиль идеальный, потери напряжения на нем равны нулю и, следовательно, проходя по нагрузке ток i₀ создаёт на ней падение напряжения, равное значению напряжения u₂ ( рисунок 2.9,б). Диод открыт, пока его анод положителен по отношению к катоду. При смене полярности выпрямленного напряжения анод диода становит­ся отрицательным относительно катода и интервал от w_t=π до w_t=2π диод находится под обратным напряжением и ток в цепи не про­текает. Таким образом форма напряжения на нагрузке имеет

однополупериодную, длительностью в половину периода (рисунок 2.9,б).

Анализ данной схемы. Выпрямленное напряжение содержит как постоянную составляющую U_o, так и ряд гармонических составля­ющих, создающих пульсации. Число фаз выпрямления m=1, так как за один период питающего напряжения через нагрузку проходит один импульс. Постоянная составляющая тока нагрузки I_о проходит по вторичной обмотке трансформатора, подмагничевания сердечник, Подмагничивание сердечника ухудшает параметры трансформатора возрастают потери в стали и ток холостого хода трансформатора.

Для уменьшения тока холостого тока и потерь в стали необхо­димо увеличивать сечение сердечника, что в свою очередь вызывает увеличение габаритов и массы трансформатора.

Основные параметры данной схемы следующие :

• коэффициент использования трансформатора К_тр=0,48 ;

• большой коэффициент обратного напряжения G_o=3;

• частота первой гармоники равна частоте сети f₁=f_c ;

• коэффициент пульсации равен k_n=l,57. Рекомендация по применению. Однофазная однополупериодная схема встречается часто, но применяется только в маломощных выпрямителях с высокоомным нагрузочным сопротивлением, когда не требуется высокой степени сглаживания выпрямленного напряже­ния. Эта схема применяется только при работе на ёмкость.